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Einrichtung bei mehrzylindrigen Ölpumpen In der Hauptpatentanmeldung
ist die Aufgabe gelöst, bei mehrzylindrigen Ölpumpen bzw. Ölmotoren mit umlaufendem
Zylinderkörper eine öldichte Anlage der Steuerflächen des Zylinderkörpers einerseits
und des Steuerorgans bzw. der Gehäuseinnenwand andererseits in allen Betriebszuständen
mit Sicherheit zu erreichen. Zu diesem Zweck wird zwischen dem Zylinderkörper und
der der Steuerung dienenden festen Planfläche der Gehäusestirnwand eine lose, mit
dem Zylinderkörper drehfest verbundene und ein Ausweichen von der Senkrechten zur
Drehachse zulassende Steuerplatte angeordnet. Der daraus resultierenden Forderung,
nämlich zwischen den Öffnungen der einzelnen Zylinderhubräume und den die Steuerplatte
durchdringenden Ölkanälen öldichte Anschlüsse herzustellen, wird in der Hauptpatentanmeldung
dadurch entsprochen, daß jede Zylinderbohrung in einer zur Drehachse genau parallel
liegenden Mündungsbohrung endigt, in die ein Paßring mit geringem Durchmesserspiel
eingesetzt ist. Dieser Ring liegt dabei mit seiner plan geschliffenen Stirnseite,
durch den Öldruck belastet, an der Planfläche der Steuerplatte an und umfaßt den
zugeordneten Verbindungskanal.
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Um die Dichtwirkung dieser Anordnung noch mehr zu steigern, ist in
der Hauptpatentanmeldung vorgeschlagen, die Paßringe (oder Paßmuffen) innerhalb
der Mündungsbohrungen mittels eines oder mehrerer Ringe zusätzlich abzudichten.
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Bei der erwähnten Ausführung geschieht die Abdichtung der Paßringe
an der losen Steuerplatte durch eine Paarung von genau plan gearbeiteten metallischen
Dichtflächen. Außer der erwähnten notwendigen kardanischen Beweglichkeit zwischen
Steuerplatte und Zylinderkörper ist jedoch auch eine radiale Beweglichkeit zwischen
diesen Teilen erforderlich. Diese beiden Bewegungen sind nun ohne weiteres möglich,
wenn die genannten Dichtringe an den Paßringen, wie bei anderen Anwendungsfällen
an sich bekannt, aus elastischem Kunststoff bestehen und als geschlossene Ringe
mit nach außen wirkender Vorspannung in die Mündungsbohrungen eingesetzt sind.
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Ausgehend von dieser Erkenntnis wird nun durch die vorliegende Erfindung
die Anordnung der Paßringe mit ihren Dichtringen dadurch verbessert, daß die Paßringe
mit der Steuerplatte einstückig ausgeführt sind.
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Dadurch lassen sich nicht nur fertigungsmäßige Vereinfachungen erzielen,
sondern es werden auch die abzudichtenden Flächen um ein Flächenpaar pro Zylinderbohrung
verringert. Ferner kann der den losen Paßring ersetzende Paßansatz an der Steuerplatte
schmaler ausgebildet werden, so daß sich auch eine Verkürzung der Pumpe in axialer
Richtung erreichen läßt. Eine weitere Verkürzung des Paßringes läßt sich erfindungsgemäß
noch dadurch erzielen, daß die Dichtringe (z. B. mit U- bzw. Winkelprofil) in nach
dem Zylinderraum offene Nuten eingesetzt und durch Abstütz- bzw. Spannelemente,
wie Metallringe usw., gehalten werden und zur dichten Anlage an die Wand der Mündungsbohrung
gebracht werden. Vor allem bei den schon erwähnten erfindungsgemäßen einstückigen
Ausführungen von Steuerplatte und Paßring ermöglicht es dieser Vorschlag, die eigentliche
Paßfläche sehr schmal zu halten. Diese vorzugsweise bei mittleren Drücken anwendbare
Ausführung hat noch den großen Vorteil, daß die elastischen Dichtringe beim Einbauen
nicht gedehnt zu werden brauchen, da ihre Aufnahmenuten stirnseitig offen sind.
Es kann hier unter Umständen also weniger elastisches und damit widerstandsfähigeres
Material für die Dichtringe verwendet werden.
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Bei Pumpen mit niederen Betriebsdrücken können auch die Paßansätze
an der Steuerplatte ganz wegbleiben, so daß, wie in der Erfindung weiter vorgeschlagen
wird, die stirnseitige Anlagefläche für die Dichtringe an den Paßringen in der Planfläche
der Steuerplatte liegt. In diesem Falle übernimmt der Dichtring bzw. seine Anlagefläche
die Dichtaufgaben des Paßansatzes.
Für die Dichtringe können je
nach Größe, Bauart und Betriebsdruck der Pumpen die bekannten Ausführungen verwendet
werden. Dies ist auch bezüglich der Haltemittel für die Dichtringe der Fall.
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Die Zeichnungen zeigen in fünf Abbildungen Ausführungsbeispiele des
Erfindungsgegenstandes.
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Abb. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Pumpe mit umlaufendem Zylinderkörper
und axial angeordneten Zylindern; Abb. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Dichteinrichtung
mit stirnseitig eingesetztem Dichtring; Abb. 3 zeigt ein anderes Beispiel; Abb.
4 zeigt einen Teillängsschnitt durch eine Pumpe mit radial angeordneten Zylindern;
Abb. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Abdichtung.
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Die Abb. 2, 3 und 5 sind vergrößerte Darstellungen. In der Abb. 1
ist das Gehäuse 1 durch einen Steuerflansch 2 abgeschlossen. In beiden zusammen
ist die Pumpenwelle 3 drehbar gelagert und mit ihr eine Zylindertrommel 4 axial
und drehfest verbunden. Zwischen dem Steuerflansch 2 und der Zylindertrommel ist
auf der Pumpenwelle 3 mit losem Sitz die Steuerplatte 5 zentriert. Diese wird durch
Paßstifte 6, welche in axiale Bohrungen des Zylinderkörpers 4 eingesetzt sind und
in entsprechende Bohrungen 7 der losen Steuerplatte mit allseitigem Spiel eingreifen,
mit dem Zylinderkörper drehfest verbunden. In den zur Pumpenwelle 3 parallel liegenden
Zylinderbohrungen 8 sind die Kolben 9 öldicht und werden an ihrer Stirnseite durch
eine im Gehäuse 1 in schräger Lage drehbar gelagerte Schiefscheibe 10 hin- und herbewegt.
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Die lose Steuerplatte 5 liegt mit ihrer plan geschliffenen Seitenfläche
11 mit öldichter Flächenberührung an der ebenso plan geschliffenen inneren Stirnfläche
12 des Steuerflansches 2 an. In das offene Ende der Zylinderbohrungen 8 ragen Paßringe
bzw. Paßansätze 13 mit geringem Durchmesserspiel. Diese sind mit der Steuerplatte
einstückig ausgeführt. Ihre in das Zylinderinnere weisende Stirnfläche wird durch
eine federnde Scheibe 14, die sich an einem Sprengring 15 abstützt, belastet, wodurch
die Planfläche 16 der Steuerplatte 5 gegen die Planfläche 12 des Steuerflansches
mit einer gewissen Vorspannung ausgedrückt wird. Dabei ist auch bei drucklosem Zustand
bereits eine abdichtende Flächenpressung zwischen diesen Teilen sichergestellt.
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Bei dein in Abb. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist am Anfang jedes
Paßansatzes 13 eine Ringnut 17 eingestochen, in welche ein Dichtring 18 aus elastischem
Kunststoff z. B. mit kreisrundem Querschnitt so eingelegt ist, daß eine gewisse
Vorspannung vorhanden ist.
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Die axiale Ausdehnung der Nut 17 ist so bemessen, daß der Dichtring
18 auch im eingebauten Zustand einen geringeren seitlichen Spielraum hat.
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Die lose Steuerplatte 5 besitzt zu jeder Zylinderbohrung einen Durchgangskanal
20, der von der Bohrung 21 des zugeordneten Paßansatzes 13 eingerahmt wird und andererseits
im Laufe einer Umdrehung der Pumpenwelle einschließlich Zylinderkörper und Steuerplatte
je eine halbe Umdrehung lang mit dem Steuerschlitz 22 zur Deckung kommt.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Während die Kolben 9 ihren Saughub
ausführen, stehen ihre Zylinderräume über die Bohrungen 21 in den Paßansätzen 13
und die Durchgangskanäle 20 in der Steuerplatte 5 beispielsweise mit dem Steuerkanal
22 des Steuerflansches 2 in Verbindung. Zum Ausgleich von kleinen Fehlern bzw. Spiel
in der Lagerung der Pumpenwelle 3 besitzt die Steuerplatte 5 vermöge ihres losen
Sitzes auf der Welle 3 und des geringen Spieles ihrer Bohrungen 7 um die Paßstifte
6 eine gewisse kardanische Beweglichkeit und kann sich demzufolge in ihrer Lage
dem Steuerflansch 2 anpassen. Dabei bilden die sich berührenden Planflächen 11 und
12 eine öldichte Abdichtung der sie durchdringenden Steuerschlitze 22 bzw. der Kanäle
20.
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Der jeweilige während des Betriebes in der Zylinderbohrung 8 bestehende
Öldruck drückt auf die linke Stirnfläche der Paßansätze 13 und belastet damit auch
die Steuerplatte 5 so, daß die metallischen flächen in stets ausreichendem Maße
gegeneinandergepreßt werden. Derselbe Öldruck dringt (in Abb: 1 von rechts her)
auch in die Ringnuten 17 der Steueransätze 13 ein und belastet die Dichtringe 18
so,;daß diese sich elastisch verformend sowohl gegen die linke Begrenzungsfläche
der Ringnuten 17 als auch gegen die Wand der Mündungsbohrungen 8 legen.
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Im vorliegenden Beispiel setzt sich das Profil der Ringnute 17 etwa
aus zwei Kreisbogen mit verschieden großen Radien zusammen, wobei der stärker gekrümmte
Bogen als Aufnahme für den elastischen Dichtring 18 dient, wenn der Öldruck auf
ihn einwirkt. Dadurch wird der Dichtring durch den (in der Abbildung von rechts
wirkenden) Öldruck in die Dichtzone geschoben und dabei so verformt, daß eine gut
dichtende Auflagefläche am Ring und an der Wand der Mündungsbohrung entsteht. Die
Dichtwirkung ist bei dieser Anordnung auch dann gewährleistet, wenn infolge der
kardanisch'tn Beweglichkeit der Steuerplatte der Paßansatz verkästet wird, da der
elastische Dichtring seine Dichtlage trotzdem beibehält.
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Im Beispiel der Abb. 2 ist die Ringnut als offene Nut ausgebildet,
die an der Stirnfläche des Paßansatzes 13 angebracht ist. Dadurch braucht der Dichtring
25 beim Einbauen nicht übergeschoben zu w '@rden, so daß er aus einem Material hergestellt
werden kann, das weniger Elastizität und höhere Verschleißfestigkeit aufweist.
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Der Ring 25 in der offenen Nut wird durch einen Z-förmigen Metallring
26, der sich an einem Sprengring 27 abstützt, gehalten.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel mit offener ,Nut ist in Abb. 3 gezeigt.
Der Dichtring 35 hat dort'JC-föriniges Profil und wird in der am Paßansatz stirnseitig
angebrachten Nut durch einen flachen Metallring 36 und einen Federring 37 gehalten.
Der Haltering 36 stützt sich mit seinem inneren Rand an dem leicht ausgebogenen
Rand 38 des Durchgangskanals 20 ab.
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Die in den Abb. 1 bis 3 gezeigten Beispiele beziehen sich auf eine
Pumpenanordnung mit axial liegenden Zylindern.
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In der Abb. 4 ist die Anwendung des Erfindungsgedankens bei Pumpen
mit radial angeordneten Zylindern gezeigt. Dabei sind die losen, die Zylinderräume
gegen die Steuerdeckel 40 auf beiden Seiten abschl'leßenden Steuerplatten mit 41
bezeichnet. Diese sd mit der Antriebswelle 43 drehfest, jedoch leicht axial und
kardanisch beweglich verbunden, während der Zylinderkörper 42 fest auf der Welle
43 sitzt. Die Steuerplatten 41 sind mit Paßansätzen 50 versehen, welche in der durchgehenden
Bohrung 49 mit geringem Durchmesserspiel sitzen. Die Dichtringe sind mit 44 bzw.
45 bezeichnet, der Dichtring 44 besitzt beispielsweise L-förmiges und der Ring 45
kreisrundes Profil. Auf die Dichtringe sind entsprechend profilie4,te
Metallringe
46 bzw. 47 gelegt, auf denen sich eine Druckfeder 48 abstützt. Diese Feder sichert
die Lage der Dichtringe und der Steuerplatten 41.
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Entsprechend den Vorgängen bei der Anordnung nach Abb. 1 lassen auch
hier die Dichtringe die infolge etwa vorhandener Fluchtfehler der Pumpenwelle auftretenden
geringen Taumelbewegungen der Steuerplatte 41 zu, ohne daß die Dichtwirkung nachteilig
beeinträchtigt wird. Die Form der Dichtringe und ihrer Halteringe beschränkt sich
nicht auf die gezeigten Beispiele, es können auch andere der bekannten Profile von
Hochdruck-Dichtringen verwendet werden.
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Im Ausführungsbeispiel nach Abb. 5 wird gezeigt, wie vorzugsweise
bei Pumpen mit niedrigerem Betriebsdruck der Paßansatz durch den Dichtring ersetzt
werden kann. Dabei wird der Dichtring 51 in die Mündungsbohrung so eingelegt, daß
er an deren Innenwand und gleichzeitig unmittelbar an der Planfläche der Steuerplatte
41 anliegt. Die Feder 48 stützt sich dabei auf dem z. B. Z-förmigen Metallring 52
ab. Diese Ausführung ist bei niedrigen Drücken besonders zweckmäßig, da hier keine
Gefahr besteht, daß der Dichtring durch den Öldruck in den sehr schmalen Spalt 53
zwischen Steuerplatte und der Stirnfläche des Zylinderkörpers eingedrückt wird.